植物

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January 18, 2022

这些植物大多是多细胞的,主要是来自植物界的光合真核生物。今天,这个术语通常仅限于绿色植物,形成未分级的cladus Viridiplantae(拉丁语为“绿色植物”)。它包括开花植物、针叶树和其他裸子植物、蕨类植物、石松属、Anhocerotophyta、肝科、苔藓和绿藻,不包括红藻和褐藻。历史上,植物形成了覆盖除动物以外的所有生物的两个王国之一,藻类和真菌被视为植物;然而,目前所有的植物定义都不包括真菌和一些藻类,以及原核生物(古细菌和细菌)。绿色不是区分植物与其他生物的分类特征 - 还有绿色动物(例如海绵,它们也是无柄的),还有其他颜色的植物有机体,或者无色的。植物的基本特征被认为是不动的、细胞壁的存在和自养的可能性。随着生物学的发展,这种对植物一词的广泛理解正在慢慢被摒弃。绿色植物是指具有叶绿素 a 和 b 的单系植物群,在其中我们可以区分两大类:主要是绿藻的水族群,并从它们进化出一组陆生植物。绿色植物的细胞壁含有纤维素,通过与蓝藻内共生的初级叶绿体进行光合作用,从阳光中获得大部分能量。它们的叶绿体含有叶绿素 a 和 b,使它们呈现绿色。一些植物是寄生的,因此失去了产生正常量叶绿素或进行光合作用的能力。这种能量转换促进了无机碳 (IV) - 氧化物与有机化合物 - 碳水化合物的结合,它们是生物体的基本食物(即植物是自养生物)。因此,可以将植物定义为光合自养生物。植物的特点是有性繁殖和代际变化,尽管无性繁殖也很普遍。大约有 300-31.5 万种植物,其中绝大多数(约 260-29 万种)是幼苗(见下表)。绿色植物产生世界上大部分的分子氧,是泽尔加大部分生态的基础,尤其是在陆地上。植物生产谷物、水果和蔬菜,它们是人类的基本食物,并且已经被驯化了数千年。植物在文化中扮演着多种角色。它们被用作装饰品,并在许多方面成为大多数药物的来源。研究植物的科学被称为植物学,它是生物学的一个分支。

定义

植物是直到最近所有生物都被划分为两个群体之一;另一组是动物。这种划分可以追溯到亚里士多德时代(公元前 384 年 - 公元前 322 年),他的著作提到了植物之间的区别,植物大多是不动的,动物通常是可以移动的,以便能够找到食物。很久以后,当 Carl von Line (1707–1778) 创建现代科学分类系统的基础时,这两个群体成为植物界(后来的 Metaphyta 或 Plantae)和动物界(也称为后生动物)。从那时起,很明显,最初定义的植物界包括几个不相关的群体,真菌和几个藻类已经重新定位到新的界。然而,这些生物仍然经常被认为是植物,特别是在流行的环境中。在正式的科学背景之外,植物一词意味着与某些特性的关联,例如多细胞结构、纤维素占有和进行光合作用的能力。

植物帝国的当代定义

当 Plantae 或植物名称应用于特定的生物体或分类群时,它通常指四个概念中的一个。从最少到最全面,这些是四个群体: 查看被称为植物的不同群体之间关系的另一种方法是通过分支图,它显示了它们的进化关系。植物的进化历史尚未完全解决,但三组之间公认的关系如下所示。被称为“植物”的组用粗体表示。绿藻群的组合和命名方式在作者之间差异很大。

藻类

藻类包括几个不同的生物群,它们通过光合作用产生能量,因此过去一直参与植物界。海藻,涵盖大体类似于陆生植物到单细胞藻类的大型多细胞藻类,分为三类;棕色、红色和绿色藻类。每组藻类还包括各种微观和单细胞生物。有强有力的证据表明褐藻是独立进化的,从与红藻而非蓝绿藻形成内共生关系的非光合祖先开始,赋予褐藻,它们不再被归入这里定义的植物界。绿藻科,绿色植物绿藻和绿色植物 - 形成一个进化枝,一个由一个共同祖先的所有继承人组成的群体。除了绿藻中的少数例外,绿色植物具有以下共同特性:含有纤维素的细胞壁,含有叶绿素 a 和 b 的叶绿体,以及质体中以淀粉形式存在的食物储备。它们进行没有中心粒的闭合有丝分裂,并且通常具有带扁平晶体的线粒体。绿色植物的叶绿体被两层膜包围,这表明它们直接来自内共生蓝藻。两个额外的组;红藻和绿藻也具有直接来自内共生蓝藻的叶绿体,尽管它们在光合作用中使用的色素与绿藻科的色素不同,因此具有不同的颜色。在这些组中,储存的多糖是 florideo 淀粉,它储存在细胞质中而不是质体中。有迹象表明,这些群体与植物绿藻有共同的起源,因此这三个群体形成了原始生物进化枝,其名称暗示它们的叶绿体来源于一个共同的古代内共生事件。这是植物一词最广泛的现代定义。相比之下,大多数其他藻类(例如褐藻/硅藻、触藻、鞭毛藻和类眼虫)不仅具有不同的色素,而且还具有带三或四层膜的叶绿体。它们也是古质体的近亲,古质体可能通过与绿藻和红藻合并或共生而独立获得叶绿体。它们甚至不包括在植物界最广泛的现代定义中,尽管过去就是这种情况。绿色植物或 Viridiplantae 传统上分为绿藻(包括 Charales 淡水绿藻)和绿色植物。然而,今天已知陆生植物是从绿藻类进化而来的,因此绿藻本身是一个并系群,即。排除共同祖先的某些后代的群体。现代分类中通常避免并系群,因此根据目前的定义,绿藻纲分为两个分支,绿藻门和链藻门(包括陆生植物和轮藻门)。绿藻门(也用于所有绿藻的名称)是该组的姐妹群陆生植物进化了。已知大约 4,300 种主要是海洋生物,包括单细胞和多细胞物种。其中包括海沙拉,石莼。Viridiplantae 中的第二组主要是淡水和陆生链藻,其中包括陆生植物和轮藻,轮藻本身由几组绿藻如 Desmidiales 和 Charales 组成。链藻是单细胞或形成多细胞丝状体,分枝或不分枝。 Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。因此,包括陆生植物和轮藻,轮藻本身由几组绿藻组成,如 Desmidiales 和 Charales。链藻是单细胞或形成多细胞丝状体,分枝或不分枝。 Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。因此,包括陆生植物和轮藻,轮藻本身由几组绿藻组成,如 Desmidiales 和 Charales。链藻是单细胞或形成多细胞丝状体,分枝或不分枝。 Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。它本身由几组绿藻组成,如 Desmidiales 和 Charales。链藻是单细胞或形成多细胞丝状体,分枝或不分枝。 Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。它本身由几组绿藻组成,如 Desmidiales 和 Charales。链藻是单细胞或形成多细胞丝状体,分枝或不分枝。 Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。Spirogyra 属包括广为人知的丝状链藻,因为它们经常用于教学,并且它们是负责给泳池所有者带来问题的藻类“scrum”的有机体。 Charales 目淡水植物与陆生植物非常相似,被认为是它们的近亲。它们生长在无盐水中,由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们与完全陆生植物木贼属的物种表面上相似。它们由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们在表面上与木贼属的物种相似,后者完全是陆生植物。它们由带有扭曲小枝的中央茎组成,这使它们在表面上与木贼属的物种相似,后者完全是陆生植物。

蘑菇

真菌的分类在整个生物学史上一直存在争议,这种情况直到最近才存在。 Line 最初的分类将真菌引入植物界,因为它们无疑不是动物或矿物,而这些是唯一的选择。随着后来微生物学的发展,19世纪,Ernst Haeckel认为有必要定义另一个界,以便对新发现的微生物进行分类。除了植物界和动物界之外,新的原生生物王国的引入导致了关于真菌是否确实在植物界的充分定位或者是否有必要将它们重新归类为原生生物的不确定性。海克尔在做出这个决定时遇到了困难,这种情况一直没有解决,直到 1969 年,罗伯特·惠特克找到了解决方案,他提议创建真菌帝国。与此同时,分子记录表明,与植物帝国或任何其他帝国的祖先相比,这种真菌最近的古代共同祖先(让与者)可能更类似于动物界的祖先。与植物一般通过光合作用获取碳,因此称为自养生物不同,真菌通常缺乏叶绿体,通过分解和吸收环境中的物质来获取碳,因此称为异养腐生生物。此外,多细胞真菌的亚结构不同于植物组织,其形式为大量称为菌丝的几丁质微细丝,可进一步分裂成细胞或形成包含多个真核细胞核的合胞体。水果,其中最著名的例子是蘑菇,是真菌的生殖结构,不同于植物形成的任何结构。

各种各样

下表显示了来自 Claudia Viridiplantae 的不同绿色植物的植物物种部分的估计代表。从这些数据可以看出,绿叶植物进化枝中约有 300,000 种活物种,其中 85-90% 是发光植物。(注:这些数据来自不同来源,日期不同,因此在某种程度上不具有可比性,就像所有物种编号在某些情况下都有些不确定一样)植物的命名受国际藻类、真菌命名法典管辖和植物(见栽培植物分类)。

进化

植物的进化导致了复杂性的增加,从最早的藻毯,到苔藓、地衣、蕨类植物,再到今天复杂的裸露种子和开花植物。所有这些植物物种都在今天茁壮成长,尤其是在它们进化的环境中。陆生植物最早出现在 4.5 亿年前,也就是奥陶纪时期,尽管藻类在 12 亿年前覆盖了大陆。然而,来自前寒武纪岩石中碳同位素参与分析的新证据表明,复杂的光合植物实际上在 10 亿多年前出现在地球上。长期以来,人们一直认为陆生植物的祖先在水中进化,然后适应陆上生活,这一想法通常归因于植物学家 Frederic Orpen Bauer 在 1908 年出版的《陆生植物的起源》一书中。较新的替代理论,有遗传证据支持的是,植物实际上是从陆地单细胞藻类进化而来的,红藻和绿藻以及单细胞淡水藻类、蓝藻的共同祖先起源于陆地环境中的淡水生物膜或微生物地毯。大约在 4.2 亿年前的志留纪晚期,原始陆生植物的新物种开始出现,这种发展的结果可以从莱茵河角早期泥盆纪化石的令人难以置信的细节中看出。在这个角膜中,早期植物在细胞水平上被详细保存,在火山泉中石化。到泥盆纪中期,今天植物的大部分性状已经发育,包括根、叶、次生树,到泥盆纪晚期,种子也出现了。这意味着到泥盆纪晚期,植物已经变得足够复杂,形成高大的树木森林。石炭纪和后期地质时期的进化改进仍在继续,并且一直延续到今天。大多数植物物种很容易在二叠纪-三叠纪灭绝中幸存下来,但植物群落的结构发生了变化。这为三叠纪(~2亿年)开花植物的进化创造了条件,爆发性地转移到了白垩纪和第三纪。最后一大群植物进化的是草,大约在 4000 万年前,草在第三纪变得重要。草,像许多其他植物群一样,进化出新的代谢机制,使它们能够在过去的 1000 万年中在低 CO 2 {\ displaystyle {\ ce {CO2}}} 和温暖干燥的热带条件下生存。 1997 年,Kenrick 和 Crane 提出了系统发育植物树,如图所示,而 Smith 等人则提出了蕨类植物的一种改良。 Prasinophyceae 是绿藻早期后代的并系群,但被视为不属于绿藻门的群。后来的作者没有坚持这个提议。 2011 年更新的分类基于 Leliert 和其他人的提议,并于 2016 年由 Silar 修改为绿藻,2015 年由 Novíkov & Barabaš-Krasni 修改为陆生植物进化枝。在这棵树上,海藻纲被归入叶绿纲。最后,提出了基于 1,153 种植物物种的遗传学和转录本的系统发育。遗传分析证实,根据测序的中叶藻科和叶绿藻科基因,对藻类进行了正确分类。 Putik 和其他人从 2018 年开始的研究以及 anthocerotes 的测序表明,苔藓也被正确分类。

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文学

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